目的:目前研究表明不同种族之间前列腺癌的发生率和死亡率具有差异性,并且导致这种差异性的主要机制之一为不同种族前列腺癌基因组甲基化水平的明显不同。本实验通过分析内蒙古地区蒙古族前列腺癌与汉族前列腺癌、蒙古族前列腺癌与蒙古族正常人基因组甲基化差异性,初步探讨了蒙古族与汉族前列腺癌基因组甲基化特点。方法:采用高通量测序技术对5例前列腺癌患者(蒙古族3例、汉族2例)、2例蒙古正常人进行研究。将3例蒙古族前列腺癌患者设定为实验组即Treat组(分别为T1、T2、T3);2例汉族前列腺癌患者分为对照组B即Control B组(分别为C1、C2);2例蒙古组正常人为对照组A即Control A组(C3、C4)。抽取各组人群的血样,提取DNA,以Illumina hiseq XTen测序平台为基础,结合全基因组Bisulfite处理和生物信息数据分析,获得蒙古族人群(前列腺癌、正常人)与汉族前列腺癌人群基因组甲基化模式,通过进一步比较蒙古族前列腺癌与汉族前列腺癌、蒙古族前列腺癌与蒙古族正常人基因组甲基化水平差异程度,将具有显著甲基化水平修饰差异的基因组区域(Differentially Methylated Region,DMR)进行基因结构注释,明确各基因结构甲基化情况,从而获得基因组差异性甲基化结果。结果:1.通过比较3个蒙古族前列腺癌样本与2个汉族前列腺癌样本,获得以下研究结果:(1)蒙古族前列腺癌基因组总体C甲基化水平范围是2.52%-2.65%;CG甲基化水平为74.51%-77.94%。汉族前列腺癌基因组总体C甲基化水平范围是3.54%-3.57%。CG甲基化水平为83.97%-84.33%。蒙古族前列腺癌基因组的总体C与CG甲基化水平均低于汉族前列腺癌;并且蒙古族前列腺癌与汉族前列腺癌各样本基因组在所有的甲基化胞嘧啶中,CG类型的甲基化胞嘧啶比例占所有甲基化胞嘧啶>99%,而CHG、CHH类型的甲基化胞嘧啶所占比例极少。(2)蒙古族前列腺癌与汉族前列腺癌在所有的基因组区域(Intergenic,Exon,Gene,UTR3,Intron,UTR5,Promoter)中CG甲基化水平均明显高于C、CHG、CHH甲基化水平;并且与汉族前列腺癌相比,蒙古族前列腺癌所有基因组区域C甲基化水平均低于汉族前列腺癌,有统计学差异(P≤0.05)。蒙古族前列腺癌所有基因组区域CG、CHG、CHH甲基化水平与汉族前列腺癌无统计学差异(P>0.05)。(3)我们通过分析蒙古族前列腺癌与汉族前列腺癌各样本基因组在不同甲基化水平环境中C位点(CG、CHG和CHH)占所有甲基化C位点的比例,结果表明,相对于CHG与CHH,蒙古族前列腺癌与汉族前列腺癌基因组CG的甲基化处于高甲基化水平。(4)我们通过Motif来分析蒙古族前列腺癌与汉族前列腺癌所在的基因组在不同的甲基化水平环境中(高甲基化水平、中甲基化水平、低甲基化水平)以及甲基化C位点(CG、CHG和CHH)附近9bp范围内的碱基序列是否有偏好性。分析结果表明,蒙古族前列腺癌与汉族前列腺癌所在的基因组在不同的甲基化环境中各类型的甲基化C位点附近9bp范围偏好的碱基序列均不相同。值得注意的是,上述两种人群基因组在不同的甲基化水平环境中,CHG的H偏好均为腺嘌呤,CHH的第一个H偏好均为腺嘌呤,第二个偏好均为胸腺嘧啶。(5)我们分析了蒙古族前列腺癌与汉族前列腺癌基因组之间具有显著甲基化水平修饰差异的基因组区域(DMR),研究发现蒙古族前列腺癌与汉族前列腺癌在所有基因组中共检测到DMRs5246个。对蒙古族前列腺癌与汉族前列腺癌所有的DMRs甲基化水平进行分析,发现与汉族前列腺癌相比,蒙古族前列腺癌DMR的平均甲基化水平低于汉族前列腺癌,差异具有统计学意义(P≤0.05)。我们将所有的DMR进行基因结构注释,再对注释结果进行统计,注释结果为蒙古族前列腺癌与汉族前列腺癌在所有的基因组中注释到Intron的DMR数量最多,其次是Promoter,而注释到UTR3及UTR5的DMR数量最少。我们通过分析蒙古族前列腺癌与汉族前列腺癌各基因组结构中DMR的数量分布,发现上述两种人群基因组中CGI高甲基化DMR的数量多于低甲基化DMR的数量,差距有统计学意义(P≤0.05)。其他基因组结构区域(Exon,Intron,Promoter,UTR3,UTR5)的高甲基化DMR数量少于低甲基化DMR数量,且差距有统计学意义(P≤0.05)。我们比较了蒙古族前列腺癌与汉族前列腺癌各基因组结构区域中DMR的平均甲基化水平,结果表明与汉族前列腺癌相比,蒙古族前列腺癌CGI的DMR平均甲基化水平高于汉族前列腺癌,差距有统计学意义(P≤0.05)。蒙古族前列腺癌Exon,Intron,Promoter,UTR3,UTR5五个基因区域DMR的平均甲基化水平低于汉族前列腺癌,且差距有统计学意义(P≤0.05)。2.通过3个蒙古族前列腺癌样本与2个蒙古族正常人样本比较分析,我们发现以下研究结果:(1)蒙古族前列腺癌基因组总体C甲基化水平范围是2.52%-2。65%。CG甲基化水平为74.51%-77.94%。蒙古族正常人基因组总体C甲基化水平范围是3.80%-3.90%;CG甲基化水平为82.46%-85.74%。蒙古族前列腺癌基因组的总体C与CG甲基化水平均低于蒙古族正常人,并且蒙古族前列腺癌与蒙古族正常人各样本基因组在所有的甲基化胞嘧啶中CG类型的甲基化胞嘧啶比例特别高,均占所有甲基化胞嘧啶>99%,而CHG、CHH类型的甲基化胞嘧啶所占比例极少。(2)蒙古族前列腺癌与蒙古族正常人在所有基因组区域中CG甲基化水平均明显高于C、CHG、CHH甲基化水平。与蒙古族正常人相比,蒙古族前列腺癌UTR5的C甲基化水平低于蒙古族正常人,有统计学差异(P≤0.05)。蒙古族前列腺癌其余基因组区域(Region,Intergenic,Exon,Gene,UTR3,Intron,Promoter)C甲基化水平与蒙古族正常人无统计学差异(P>0.05)。蒙古族前列腺癌Exon,UTR3,UTR5,Promoter的CG甲基化水平均低于蒙古族正常人,有统计学差异(P≤0.05)。蒙古族前列腺癌其余基因组区域(Region,Intergenic,Gene,Intron)CG甲基化水平与蒙古族正常人无统计学差异(P>0.05)。蒙古族前列腺癌所有基因组区域CHG、CHH甲基化水平与蒙古族正常人均无统计学差异(P>0.05)。(3)我们分析了蒙古族前列腺癌与蒙古族正常人各样本基因组不同甲基化水平环境中,C位点(CG、CHG和CHH)占所有甲基化C位点的比例,结果表明,相对于CHG与CHH,蒙古族前列腺癌与蒙古族正常人基因组CG的甲基化处于高甲基化水平。(4)我们通过Motif分析研究了蒙古族前列腺癌与蒙古族正常人基因组在不同的甲基化水平环境中(高甲基化水平、中甲基化水平、低甲基化水平),甲基化C位点(CG、CHG和CHH)附近9bp范围内的碱基序列是否有偏好性。分析结果表明,蒙古族前列腺癌与蒙古族正常人基因组在不同的甲基化环境中各类型的甲基化C位点附近9bp范围偏好的碱基序列均不相同。值得注意的是,上述两种人群基因组在不同的甲基化水平环境中,CHG的H偏偏好均为腺嘌呤,CHH的第一个H偏好均为腺嘌呤,第二个偏好均为胸腺嘧啶。(5)我们分析了蒙古族前列腺癌与蒙古族正常人基因组间具有显著甲基化水平修饰差异的基因组区域(DMR),研究发现蒙古族前列腺癌与蒙古族正常人在所有基因组中共检测到DMRs11013个。通过对蒙古族前列腺癌与汉族前列腺癌所有的DMRs的甲基化水平进行分析,发现与蒙古族正常人相比,蒙古族前列腺癌DMR的平均甲基化水平低于蒙古族正常人,差异具有统计学意义(P≤0.05)。我们将所有的DMR进行基因结构注释,再对注释结果进行统计,注释结果为,蒙古族前列腺癌与蒙古族正常人在所有的基因组中注释到Intron的DMR数量最多,其次是Promoter,而注释到UTR3及UTR5的DMR数量最少。我们分析了蒙古族前列腺癌与蒙古族正常人各基因组结构中DMR的数量分布,发现上述两种人群在所有基因组中CGI的高甲基化DMR数量多于低甲基化DMR数量,差距有统计学意义(P≤0.05)。其他基因组结构区域(Exon,Intron,Promoter,UTR3,UTR5)的高甲基化DMR数量少于低甲基化DMR数量,且差距有统计学意义(P≤0.05)。我们进一步比较比较蒙古族前列腺癌与蒙古族正常人各基因组结构区域中DMR的平均甲基化水平,结果表明与蒙古族正常人相比,蒙古族前列腺癌CGI的DMR平均甲基化水平高于蒙古族正常人,差距有统计学意义(P≤0.05)。蒙古族前列腺癌Exon,Intron,Promoter,UTR3,UTR5五个基因区域DMR的平均甲基化水平低于蒙古族正常人,且差距有统计学意义(P≤0.05)。结论:(1)蒙古族人群(前列腺癌、正常人),汉族前列腺癌人群基因组C位点甲基化水平均为3%左右,CG甲基化水平均为80%左右,并且蒙古族前列腺癌C位点与CG位点甲基化水平均低于汉族前列腺癌,也低于蒙古族正常人。(2)蒙古族人群(前列腺癌、正常人),汉族人群(前列腺癌)主要的甲基模式是均为CG位点甲基化;并且上述两种人群基因组CG位点甲基化水平相对为高甲基化水平,而CHG位点与CHH位点甲基化水平相对为低甲基化水平。(3)蒙古族前列腺癌所有基因组区域C位点甲基化水平均低于汉族前列腺癌;所有基因组区域CG位点、CHG位点与CHH位点甲基化水平与汉族前列腺癌无明显差异。(4)蒙古族前列腺癌UTR5的C位点甲基化水平低于蒙古族正常人;Exon,UTR3,UTR5,Promoter的CG甲基化水平均低于蒙古族正常人;所有基因组区域CHG位点与CHH位点甲基化水平与蒙古族正常人无明显差异。(5)蒙古族人群(前列腺癌、正常人),汉族人群(前列腺癌)基因组在不同的甲基化环境中CG、CHG、CHH位点附近9bp范围内均有不同的碱基序列偏好,但是在不同的甲基化水平环境中,所有样本基因组CHG的H偏偏好均为腺嘌呤,CHH的第一个H偏好均为腺嘌呤,第二个偏好均为胸腺嘧啶。(6)与汉族前列腺癌相比,蒙古族前列腺癌整体基因组甲基化水平低于汉族前列腺癌;蒙古族CGI甲基化水平高于汉族前列腺癌。(7)与蒙古族正常人相比,蒙古族前列腺癌整体基因组甲基化水平低于蒙古族正常人;蒙古族CGI甲基化水平高于蒙古族正常人。